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軍工航天新聞

激光成未來星際飛行新技術(shù)

星之球激光 來源:自然與科技2013-01-10 我要評(píng)論(0 )   

1961年,蘇聯(lián)宇航員尤里加加林成為人類進(jìn)入太空第一人。8年以后,美國宇航員尼爾阿姆斯特朗和巴茨奧爾德林成功地登上了月球的表面。這是至今為止人類所到過的最遠(yuǎn)距離。...

       1961年,蘇聯(lián)宇航員尤里加加林成為人類進(jìn)入太空第一人。8年以后,美國宇航員尼爾阿姆斯特朗和巴茨奧爾德林成功地登上了月球的表面。這是至今為止人類所到過的最遠(yuǎn)距離。

  除了經(jīng)濟(jì)預(yù)算和政治意愿等問題以外,主要的障礙是目前的化學(xué)燃料火箭無法用于長距離的深空飛行。雖然已經(jīng)可以把機(jī)器人探測(cè)器送往太陽系外行星,但它們需要幾年時(shí)間才能到達(dá)那里。

  至于造訪其他的恒星,可以說是不可能的。例如美國的“阿波羅10號(hào)”宇宙飛船是迄今速度最快的載人航天器,其最高速度達(dá)到了每小時(shí)39895公里。但即使以這個(gè)速度飛行,那么到達(dá)距離地球最近的恒星系統(tǒng)——4光年遠(yuǎn)的半人馬座阿爾法星系,也需要12萬年的時(shí)間。

  因此,如果人類真的想進(jìn)行深空星際旅行并且前往比半人馬座阿爾法星系更遙遠(yuǎn)的地方,那么就需要采用一些新的技術(shù)。下面就是專家們提出的未來星際飛行的10項(xiàng)新技術(shù)。讓我們看看激光技術(shù)在未來的星際飛行中將會(huì)有什么樣的應(yīng)用。

 

  核聚變動(dòng)力火箭

  除了核脈沖推進(jìn),還有其他依靠核能的推進(jìn)技術(shù)。例如,在火箭上安裝一個(gè)裂變反應(yīng)堆,利用其產(chǎn)生的熱量來噴射氣體提供推力,這就是核裂變動(dòng)力火箭。但是就威力而言,核裂變動(dòng)力火箭根本無法和核聚變動(dòng)力火箭相比。

  在核聚變反應(yīng)中,核子被迫進(jìn)行聚合從而產(chǎn)生巨大的能量。大多數(shù)的核聚變反應(yīng)堆都是利用被稱為“托卡馬克”的裝置,將燃料限制在一個(gè)磁場(chǎng)之中來驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的。但是,托卡馬克裝置極為笨重,并不適用于火箭。因此,核聚變動(dòng)力火箭必須采用另一種觸發(fā)聚變的方法,即慣性約束核聚變。這種設(shè)計(jì)以高功率能量束(通常是激光)來取代托卡馬克裝置中的磁場(chǎng),通過劇烈引爆小顆粒燃料導(dǎo)致外層爆炸,進(jìn)而推動(dòng)內(nèi)層物質(zhì)觸發(fā)核聚變。當(dāng)核聚變反應(yīng)發(fā)生后,磁場(chǎng)會(huì)引導(dǎo)所產(chǎn)生的高溫離子從火箭尾部噴出,實(shí)現(xiàn)核聚變火箭的推進(jìn)力。

  在20世紀(jì)70年代,英國星際學(xué)會(huì)詳細(xì)地研究了這一類型的核聚變動(dòng)力火箭,它們可以在50年內(nèi)(對(duì)于人類來說這一時(shí)間跨度尚可承受)把人類送往另一顆恒星。

  美中不足的是,盡管研究人員已經(jīng)努力了幾十年,但是至今還沒有一個(gè)可以工作的核聚變反應(yīng)堆。

  可行性:有可能,但最少還要幾十年。

 

能量束推進(jìn)技術(shù)

  如果太陽沒有足夠的能量來推動(dòng)真正的高速星際飛船,那么也許可以通過向飛船發(fā)射能量束來做到這一點(diǎn)。

  這項(xiàng)技術(shù)之一就是激光燒蝕,即利用從地面上發(fā)射出的強(qiáng)大的激光來燒蝕飛船尾部的特殊金屬,金屬逐漸蒸發(fā)形成蒸汽,從而提供推進(jìn)力。

  另一種相似的技術(shù)就是由美國物理學(xué)家和科幻小說家格雷戈里·本福德提出的,為飛船裝配涂有特殊涂料的太陽帆。從地球上發(fā)出的微波束可以蒸發(fā)這些涂料,從而產(chǎn)生推力。這可以加快星際旅行的速度。

  進(jìn)行星際旅行,最好的方法可能是使用激光來推動(dòng)光帆。美國物理學(xué)家羅伯特?福沃德在1984年的一篇論文中首次提出了這一設(shè)想。

  能量束推進(jìn)技術(shù)也存在許多重大挑戰(zhàn)。首先,能量束必須在遠(yuǎn)距離上精確地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo);其次,飛船必須要能夠極為高效地利用所提供的能量;另外,產(chǎn)生能量束裝置的功率必須非常強(qiáng)大——在某些情況下,所需的能量甚至超過了目前人類的總能量輸出。

  可行性:存在極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。 

 

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